用于增材制造至少一个物品的方法、打印头的应用和机动车辆技术

本发明专利技术涉及一种用于增材制造至少一个物品的方法、打印头的应用以及一种机动车辆，尤其是乘用车。在一种用于增材制造至少一个物品(20)的方法中，布置粉末状材料(22)的层，并且为了牢固结合粉末状材料(22)的颗粒以制造物品(20)，在粉末状材料(22)的至少一个区域上施加粘结剂(27)。在粉末状材料(22)的至少一个区域上施加附加材料，用以至少局部区段地影响待制造的物品(20)的特性。在至少局部区段分开的流动路径中借助共同的打印头(10)施加粘结剂(27)和附加材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于增材制造至少一个物品的方法、打印头的应用和机动车辆本专利技术涉及一种用于增材制造至少一个物品的方法、打印头的应用以及机动车辆，尤其是乘用车。用于制造三维部件的增材制造方法(generativesFertigungsverfahren)是3D-打印方法，粘结剂喷射成形技术。在此，逐层地施加粉末状材料并且选择性地在将要固化粉末以形成部件的部位处施加粘结剂。重复此过程，直到将该组件构造为期望的形状为止。然后除去未固化的粉末。在用这种方法制造金属部件时，在上述构造过程之后，这种由金属粉末制成的部件烧结成成品部件。在此，该材料在高温下软化，但不会熔化。因为该部件在烧结过程结束之前尚未具有其全部强度并且在烧结炉中受到重力作用，因此，取决于部件几何形状和尺寸可能会发生变形或翘曲。尤其是突出的部件区域在此可能由于重力而变形。部件通常也在烧结过程中收缩。在此，部件底侧在底座上的粘合由于各自的摩擦阻力会导致部件区域的变形。已知的是，所描述的变形也可以借助也称为烧结支撑的例如可以由陶瓷制成的支撑结构来抵消。它们局部区域地支撑待制造的部件并因此防止主要由于重力作用引起的变形。由于陶瓷的熔点高于金属的熔点，因此陶瓷的使用防止了待制造的金属部件与支撑结构的结合，因此，它可以容易地与烧结的部件分离。然而，由于不能以无限的尺寸和复杂性来制造这种支撑结构，因此待制造的部件的尺寸和复杂性受到严重限制。此外，在烧结过程中，支撑结构和部件发生了不同的、取决于材料的收缩，因此尽管使用了支撑结构，部件也可能发生变形。从EP2529694B1中已知一种相关的方法，其公开了一种通过3D喷墨打印制造陶瓷模制品的方法。在此，陶瓷浆料，也即陶瓷颗粒在分散介质中的悬浮液，逐层地施加到载体上并优选通过温度变化被固化。将用于制造主体的颗粒从喷嘴输出。对所形成的主体进行化学处理或热处理，从而去除粘结剂。使用了几种陶瓷浆料，其比例与位置有关地被控制，因此所制成的主体组成也有所不同。使用带有陶瓷颗粒、可自由基聚合的粘结剂以及可能的蜡的浆料。然后烧结所制成的主体。DE102012101939A1描述了一种用于逐层构造成型体的方法和装置。在位于下方的层硬化之前，施加下一层。用于制造模制体的材料从喷嘴施加，尤其是同时在其周围施加支撑材料，该支撑材料与主体材料一样重，并以此方式防止了待制造的主体的流动或剪切。支撑材料也从喷嘴施加。施加在基本上垂直的层中进行，从而将支撑材料施加到支撑材料上而不施加到用于形成模制体的材料上。从该文献的图2c和段落[0088]可以清楚地看出，支撑材料和用于制造模制体的材料是从空间上分开的喷嘴施加的。这些喷嘴未相互连接。尤其是，这些材料不从一个共同的打印头输出。美国专利文献US9,833,839B2公开了一种用于制造主体、支撑材料和中间层的方法。支撑结构由第一材料制成。中间层以其与支撑结构接触的方式产生。与中间层邻接地，由第二材料制成主体的表面。第二材料包括粉末和具有至少一种粘结剂的粘结剂体系，其中，该粘结剂体系用于在将主体加工成最终部件的过程中保持主体的最终形状。该处理包括使最终形状去粘合以去除粘结剂并烧结最终形状。中间层防止支撑结构与主体结合。中间层的材料用沉积工具来布置，用于制造主体的材料用打印头来施加。本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种方法以及应用，它们允许以特别简单且成本低廉的方式增材制造复杂或大型物品。该技术问题通过一种按权利要求1所述的用于增材制造至少一个物品的方法和按权利要求10所述的打印头的应用来解决。从属权利要求2-9中给出该方法的设计方案。此外，提供一种按权利要求11所述的机动车辆。本专利技术的第一方面是一种用于增材制造(或称为生成式制造)至少一个物品的方法。布置粉末状材料的层，并且为了牢固结合粉末状材料的颗粒以制造物品，在粉末状材料的至少一个区域上施加粘结剂。此外，在粉末状材料的至少一个区域上施加附加材料，用以至少局部区段地影响待制造的物品的特性。在至少局部区段分开的流动路径中借助共同的打印头施加粘结剂和附加材料。尤其是，所使用的方法是称作粘结剂喷射成形技术的用于3D打印的方法。在此，为了构造该物品通常施加大量的、粉末状材料的层并且每个层的材料局部区域地借助粘结剂的施加而固化。对于每个所施加的层，都可以实现按本专利技术的方法特征。该层的布置通常以获得水平面的方式进行，其中，物品可以由多个平面或多个层组成。然后，所制成的物品从包围它的未固化的粉末状材料分离。在每个层中可以施加附加材料。粉末状材料尤其是金属材料，也即粉末由至少一种金属和/或至少一种合金组成。它可以包含一种或多种组分或物质，例如附加材料、合金元素或类似物。它可以在层的不同区域中和/或在不同的层中不同地组成。通常，将均匀的粉末用于所有的层和/或相应层的所有区域。粉末状材料布置在容纳装置上或之前布置的层上。粘结剂，也称作粘合剂，是一种将粉末颗粒保持在一起或将它们彼此粘合以形成连贯物品的材料。这可以机械地、化学地、通过粘合和/或内聚来进行。通常，这样地施加粘结剂，使得该粘结剂布置在颗粒之间的空腔中并且在它们之间建立牢固的结合，从而使颗粒相对于彼此固定或不可移动。颗粒牢固的结合与这种方式制成的物品可能仅具有低的强度的事实并不矛盾。在制造由金属制成的物品时，以这种方式制成的物品被称为生坯或坯体并且通常仅具有低的强度，因此坯体上的机械应力应最小。借助通常随后的烧结过程，由坯体制成具有比坯体更高的强度的物品，其中，在大部分分别相邻的颗粒之间存在颗粒的直接结合或者说粘结。当然，这并不排除即使在烧结之后仍然在物品中残留空腔或孔的可能性。尤其是，粘结剂这样地构成，使得它可以在去粘合过程中和/或在热的作用下基本上被去除或分解。例如，粘结剂不包括添加剂或附加颗粒，其致使待制造的物品在烧结状态下的特性改变。通常，粘结剂包括溶液和/或悬浮液。附加材料可以包括溶液、悬浮液、颗粒和/或溶质。尤其是，附加材料不包括粘结剂或聚合物。例如，附加材料以这样的方式组成：它经受住用于在其在粉末状材料的空腔中的位置上基本上完全去除粘结剂的去粘合过程和/或加热作用。将附加材料施加到受粘结剂影响或不受粘结剂影响的粉末的至少一个区域上。特性影响尤其是指相对于周围区域的特性影响，即，在期望的位置处物品的期望特性的局部调整。当然，替代地，附加材料也可以被施加在一层或多层的所有区域中。因此，在至少局部区段不同的流动路径上将至少两种不同的材料，即，粘结剂和附加材料，施加到粉末状材料上。尤其是，这些材料借助打印头的不同的施加开口被施加，使得分开的流动路径至少在打印头和粉末状材料或待制造的物品之间存在。通常，粘结剂和附加材料在完全不同的流动路径中被引导，这些完全不同的流动路径可以例如基本上平行地延伸。尤其是，粘结剂和/或附加材料至少部分时段以相应连续的体积流施加。尤其是，粘结剂借助打印头的至少一个第一施加开口施加。尤其是，附加材料借助打印头的至少一个第二施加开口施加。通常，第一和第二施加开口构造相同。打印头是指具有至少一个用于施加材料的施加开口本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于增材制造至少一个物品(20)的方法，在该方法中，布置粉末状材料(22)的层，为了牢固结合粉末状材料(22)的颗粒以制造物品(20)，在粉末状材料(22)的至少一个区域上施加粘结剂(27)，并且在粉末状材料(22)的至少一个区域上施加附加材料，用以至少局部区段地影响待制造的物品(20)的特性，其特征在于，在至少局部区段分开的流动路径中借助共同的打印头(10)施加粘结剂(27)和附加材料。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181219 DE 102018132938.51.一种用于增材制造至少一个物品(20)的方法，在该方法中，布置粉末状材料(22)的层，为了牢固结合粉末状材料(22)的颗粒以制造物品(20)，在粉末状材料(22)的至少一个区域上施加粘结剂(27)，并且在粉末状材料(22)的至少一个区域上施加附加材料，用以至少局部区段地影响待制造的物品(20)的特性，其特征在于，在至少局部区段分开的流动路径中借助共同的打印头(10)施加粘结剂(27)和附加材料。


2.按权利要求1所述的用于增材制造至少一个物品(20)的方法，其特征在于，作为附加材料或除了附加材料还施加分离材料，使得待制造的物品(20)中的在分离材料的位置处的材料组成由于此处布置的分离材料相对于至少一个相邻的区域改变，并且物品(20)在烧结过程之后在该位置处有针对性地可分开并且尤其具有预定断裂点。


3.按权利要求2所述的用于增材制造至少一个物品(20)的方法，其特征在于，施加分离材料使得它在粉末状材料(22)上形成至少基本上不含粉末状材料(22)的相，其中，尤其是将粉末状材料(22)的至少另一层布置在分离材料上。


4.按权利要求2和3之一所述的用于增材制造至少一个物品(20)的方法，其特征在于，所述分离材料包括这样的材料，尤其是由这样的材料组成，所述材料的熔点与粉末状材料(22)的熔点相差至少5％，尤其是至少10％，从而在用于制造物品(20)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：A沙德，S克鲁尔，T·范德里希，
申请(专利权)人：大众汽车股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE